自动化制药工艺热度空前,提前布局的力扬如何继续乘风破浪?

在传统的实验环境中,繁复的工序、重复的操作、制备上万份样品、经历机械性的实验步骤和流程,是一般实验人员的工作动态。很多情况下,由于繁琐的实验步骤,人工无法准确记录实验过程中的每一个影响因素,实验结果往往因此而产生偏差。

这一点在药物开发领域尤甚,药物研究的精细化要求、繁琐程度对实验、科研人员提出了极高的要求,例如,药物开发人员经常需要对一些粉末和液体试剂以极小量的单位进行称量,几毫克甚至几微克是常事。

数字化、自动化概念的出现为这些问题的解决提供了新思路,“早在 2006 年,力扬就与有着 20 余年经验的实验室自动化设备生产商 Chemspeed 合作,目前在国内有 20 多台自动化平台,涵盖药物研发、石油化工、材料开发、质量控制等领域,帮客户减少了他们的研发时间,提升了其产出效率。”力扬技术副总裁卢富荣表示。

从整体形势来看,当前我国制药企业多数都基本采用单元化、批量化生产为主,自动化设备应用还限制在一些局部单元,整体生产效率相对较低。不过,由于今年年初爆发的疫情,在医护用具短缺、药品需求量大增、人工劳动力不足的大环境下,各大医药企业越来越意识到实验室自动化技术的重要性,采购意向也随之增长。

作为已在这一领域内布局且为数不多的企业,力扬企业有限公司 CEO 黄凯扬敏锐地感知到了这种变化。伴随各大企业对自动化技术热情的高涨,对于力扬的下一步发展,黄凯扬也有了一套规划。他指出,接下来,力扬企业将重点布局三方面:高端的自动化研发及分析设备推进;与合同研发相关服务的继续合作;结合前沿资讯科技、自动化技术的硬件及智能穿戴,打造智能型实验室。

力扬企业采访:关于实验室自动化的未来

改善高耗低效,构建实验室新生态

实际上,随着科技的发展,自动化一词对医药行业来说并不陌生。近年来,受医药工业发展迅速、药品生产和质量管理规范日趋严格等诸多因素的影响,尤其是受疫情影响,制药企业对自动化设备的需求逐年增加,促进了工业自动化行业的健康发展。

而这一方面,力扬早已率先布局,Chemspeed 基于其三维构建模型,从智能化管理系统到高通量自动化样品处理,再到各种适合不同环境的反应器,这些工具可以为药物研发完成筛选、高通量合成、分装、储存、管理步骤,帮助简化药物研发过程,减少人手操作易出错的步骤,从而提升研发的产出。

经过多年研发,目前 Chemspeed 已经构建出一系列 70 多种工具,涉及四大类不同的反应器。以 Chemspeed 产品线下的 FLEX Platform 系列为例,在实验过程中,其 FLEX Powderdose (自动粉末分配) 工作站可将编辑实验程序、装载装有试剂的存储瓶、加入所需试剂、读取记录数据这一系列繁琐的过程变为全自动化流程。

卢富荣指出,Chemspeed 最特别的地方在于其 GDU 系列,“这是一个颠覆性产品”,因为市面上没有一家可以做到是顶空式称量加样。GDU 系列的优势在于可通过传感器分别感应到前面装有固体的容器里面重量的变化,边称重边加量,无需移动目标容器,最终可得到精准的差重,“这样实验人员就可准确知道物料的实时分配量,这个动作也加快了物料分配时间,同时其精度可达到亚微克级”。卢富荣具体说道。

当然,在目前自动化技术快速发展的当下,单一的自动化设备自然不能满足市场的需求,而 Chemspeed 另一主打优势在于可以自如的集成第三方设备,例如可将高效液相色谱、气相色谱、双不对称离心混合器、流变仪、微波合成设备集成在一起,整个流程通过集成软件自动施加命令,全自动化操作省时省力,结果高效精准。

“这 70 多种工具,实验人员可以根据不同的工作特性来进行配置,例如我现在要加固体物料,就用 GDU 固体加样工具…… 如似类推。Chemspeed 是一个灵活定制的平台,可以为不同的实验室或药企定制不同的解决方案。当然,这些的前提在于,要先了解客户整个研发过程需求,从而更精确的帮他们去配置不同的工具,达到他们想要的结果。”卢富荣指出。

Chemspeed FLEX GDU 顶置式称重加样技术介绍

自动化衍生数据,助力 AI 新药研发

在新药研发上往往有 “两高一长” 之说:高投入、高风险、长周期。一款新药从开始研发到获批上市,通常需要经过 10 – 15 年的时间。据统计,利用传统方式开发新药的费用已接近 25 亿美元,而且每 9 年会增加 1 倍,近九成的药物在第一期临床阶段就会被淘汰,能够在药性、安全性等方面达标,最终走向市场的药物可谓是千里挑一。

因此,除了自动化技术辅助实验室各环节,很多生物制药公司的另一需求在于,希望通过人工智能和大数据的技术,来提高整体的研发效率 —— 高效率的实验操作生成大量可靠的实验数据是研发中使用 AI 技术的基础和前提。同时在过去的一两年里,力扬跟很多公司达成合作,去证明其 AI 计算过程跟他们以前的研发过程是不是吻合,结果发现 AI 真正可以缩短他们大概 300% 的时间,非常的令人喜出望外。

在黄凯扬看来,在药物研发中运用自动化系统逐渐成为趋势。药物研发耗费大量时间,如果能依靠高通量自动化平台做大量的数据生产,之后再将这些数据交由 AI 做出筛选、判断,“以此类推往复循环,来减少整个误差,或是在整个研发过程中避免走更多歪路”。

实际上,从目前 AI + 新药研发的发展来看,尽管整体市场前景不可限量,但目前该市场其实尚处于初步阶段,AI + 药物研发真正意义的产出极少,大部分企业需要面对产出成果不足或者不优而导致财务状况堪忧的现状。

深耕技术行业,卢富荣对此也深入了解,在他看来,AI 制药确实处于起步阶段,当下的 AI 技术仍然需要依赖大量数据和条件来帮助判断实验并作出筛选,自我判断的能力仍需进一步升级优化,而大量数据必须依托大量的实验,大量的实验则会涉及一系列自动化途径,“这里面是环环相扣的,药企要从大量的自动化实验来增加数据产出,再与数据产出结合 AI 做出分析和判断”。

基于此,黄凯扬指出,力扬企业在接下来的发展中会推动高端的自动化研发及分析设备,其中包括与研发相关的 Chemspeed 自动化样品制备平台,以及其他欧洲品牌像 CAMAG、SOTAX、Sepiatec、Technobis 等,这些都跟自动化有关,而大部分应用都与医药有关联。

其次,要继续发展与合同研发相关服务,力扬有自己的实验室团队,专门去帮用户做一些开发的研究,从中把积累的经验及数据,帮助客户更快的完成更精准的任务。过去,力揚也帮了很多国内的药企做了溶出实验,解决了药品溶出和新剂型研发的难题,以帮助企业最终成功上市药品。

此外,黄凯扬表示,力扬将继续结合前沿资讯科技与现行及未来的硬件,打造智能型实验室的设计,并使用智能穿戴设备缔造新一代实验室生活。目前,力扬已经推出 LABVO 智能型实验室,除了把 Chemspeed 自动化模块工具或其他自动化技术搭配在其中,实验人员通过机械臂和可穿戴设备的协作进行标准化和规范化的操作流程。

    力扬智能型实验室

大多数的科研人员都期待有一个更有人性化的 AI-自动化实验室的设计。虽然亚洲的市场相比欧美是最小,但它的发展速度是最快的,中国这几年无论在机器人、大数据等各方面的努力,往后增长速度应该会更加快。关于AI在药物研发的发展可能还需要一点时间才知道,但深信这个更是不可限量了。
信息来源: 亿欧媒体专访
https://www.iyiou.com/interview/202011161011231
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